走进国防科技 揭开电磁环境神秘面纱

中国教育装备采购网2010-04-02 09:48围观302次我要分享


对航天服进行静电安全测试

    未来信息化战争,战场电磁环境将极为复杂。如果不能正确采取应对措施,势必导致战场感知迷茫、指挥协同紊乱、用频装备效能下降,从而影响作战进程甚至战争成败。

    未来信息化条件下作战,对待复杂电磁环境,既不能等闲视之,也不能盲目躲避,只有准确把握其本质特征,科学分析其对信息作战的影响,才能抢占未来战争的制高点。

    “忽如一夜春风来,千树万树梨花开。”当信息化浪潮扑面而来,复杂电磁环境仿佛一夜之间成为人们关注的焦点。

    这看不见、摸不着的复杂电磁环境究竟是什么样子?它的运行规律是什么?在战场上如何有效利用和防护?3月中旬,记者走进国家级重点实验室——军械工程学院强电磁场环境模拟与防护技术国防科技重点实验室。

    模拟:为无形电磁信号制作“精确拷贝”

    “其实,我们随时随地都处在复杂电磁环境之中,只是我们看不见而已。”实验室负责人卢兴华教授见记者半信半疑,打开一幅“某地域电磁信号密度图”——浅绿、深绿、黄色、橙红,标明电磁信号强弱分布,像层层梯田。银河系、太阳系、大气辐射和磁暴,闪电和雷暴形成的电场,地磁、金属矿藏等大地表面的电磁场,民用、军用无线电设备释放的大量电磁信号,形成一片遮天盖地的“电磁丛林”。

    卢兴华说,在未来信息化战场,由于交战双方电子信息装备数量庞大、运用复杂、种类繁多,战场空间的电磁信号密集跌宕、纵横交错、变幻莫测,其复杂程度更是难以想象。

    走进电磁环境模拟室,各种奇形怪状、大小各异的模拟装置,让记者眼花缭乱:这些装置大都带有一个箱体,从而构成一个密闭的电磁空间,小的可以放置电脑或装备零部件,大的可以容纳几个人,最大的居然能开进一辆军用汽车,适合对一些大型装备进行整体实验。

    “构建复杂电磁环境,必须精确模拟这些无形电磁信号。”正在实验室工作的潘晓东博士介绍说,这些装置能全面模拟高压静电、雷电、核电磁脉冲、超宽带电磁脉冲、连续波等强电磁环境,在实验室内构建成各种模拟的电磁环境。

    记者走进“雷电与核电磁脉冲场模拟系统”的腔体,这是一个三角锥形状的“小屋子”。腔体外壳全是金属,确保电磁信号能完全屏蔽在内。

    这只是整个实验室的冰山一角。“电波混响室”、“静电模拟实验系统”、“吉赫兹横电磁波传输室”……林林总总的电磁信号模拟装置,能够精确模拟自然界产生或人工发射的各种电磁信号。建在郊外的“野外电磁环境试验场”,还能将各种电磁信号“叠加”在一起,形成一个高强度、高仿真的复杂电磁环境。

    实验室练剑,演兵场显威。2008年9月,南京军区举行复杂电磁环境下装备保障演练。实验室谭志良教授携带多种模拟装置走进演习场,测试各种跳动电磁波,让部队官兵目睹了复杂电磁环境“真面目”,有效地提高了官兵锤炼复杂电磁环境下的抗干扰能力。

    兼容:让电磁互扰装备“和谐共处”

    电磁信号之间也会“打架”?实验室王庆国教授的回答是肯定的。

    用更规范的术语,这叫电磁兼容性,指设备或系统在共同的电磁环境中能够和谐工作而不影响各自功能的共存状态。电磁兼容性不好,就会出现电磁信号“打架”的现象,也就是人们常说的自扰或互扰。

    为啥会出现这种情况?王庆国举例解释说,现代战场从预警侦察、指挥控制到火力打击,都越来越依靠大量电子信息装备,美军1个师就有2300多部电台。在战场相对有限的电磁空间里,同时出现如此众多的电磁信号,稍有不慎就可能产生严重自扰互扰现象。

    现代战争史上,就有因装备电磁兼容性差导致的悲剧。1982年,英国和阿根廷为争夺马尔维纳斯群岛主权爆发战争,英国耗巨资建成的最先进军舰——“谢菲尔德号”驱逐舰,被阿根廷导弹击中。悲剧的导火索,竟是由于该舰电磁兼容性差造成的。

    在实验室,记者目睹了一场野战卫生装备在战时复杂电磁环境下电磁兼容性测试。利用连续波电磁环境模拟系统等多个模拟装置,王庆国先后对B超机、光电心电图仪、生命体征监护仪等多种卫生装备进行电磁兼容性试验,测试其在战时复杂电磁环境下,相互之间能否“和平共处”,并与周边的雷达、通信及武器装备的电磁信号不发生冲突,提高抗电磁干扰能力。

    如今,该实验室开展的装备电磁兼容性测试项目越来越多,许多装备定型列装部队前,厂家都主动申请测试。一些装备甚至在设计之初,就请实验室做相关的电磁兼容性可行性论证。

    阻击:与“静电杀手”的无声对抗

    许多人都有过这样的经历:冬春干燥季节,脱衣服或用手触摸金属物体时,会产生轻微的电击感。但很多人不知道的是,这时的人体已经带上了几千伏甚至上万伏的静电电压。这种静电,也是复杂电磁环境的构成要素之一。

    上世纪60年代,国外就曾发生过因静电放电干扰卫星电子系统,导致发射失败的例子。至于静电引发炮弹自动点火爆炸的事故,更不鲜见。实验室专门建立了静电模拟与测试室,研究静电测试与防护技术。实验室学术带头人、中国工程院院士刘尚合教授,与静电的无声对抗,更是持续了近30年。

    2008年9月25日,神舟七号载人飞船点火升空,宇航员翟志刚穿着中国自己研制的舱外航天服,进行中国历史上航天员的第一次太空漫步。鲜为人知的是,这次太空漫步的成功,也凝聚着该实验室科研人员的心血和智慧。

    舱外航天服是一套机电一体化的综合生命保障系统,含有大电流电机等10多种电器装置,由于航天服内部为纯氧环境,哪怕因静电产生一个小火星,毫秒之内就会引发剧烈燃烧,危及航天员生命安全。事实上,美国和前苏联航天史上就曾发生过纯氧环境火灾事故。

    受总部有关部门委托,实验室承担了“舱外航天服纯氧环境静电与电磁安全性评价研究”项目。他们对航天服全部10多种材料分别测试了静电起电电位、静电带电能量、最小静电点火能等数据,并对存在安全隐患的个别材料提出了改进意见。去年,该项研究获得军队科技进步二等奖。

    防护:给装备穿上抗干扰“金钟罩”

    “电影《永不消逝的电波》里面,我党情报人员从上海发报,只需15瓦的强度,电波就能发到延安。要是在今天,这种强度的电波,如果在频点上受到干扰就会被淹没了。怎么办呢?只好加大功率。”实验室谭志良教授用这个生动形象的事例告诉记者:随着强电磁信号越来越多,信息化战场上电磁干扰越来越强,对装备的抗干扰要求也“水涨船高”。

    对装备抗干扰能力的测试,有时候近乎于吹毛求疵。一次,某新型通讯检测车到实验室做抗干扰能力测试,厂家在研制过程中下了不少工夫,对测试信心十足。没想到,实验室开出的测试报告是:不合格。问题出在一个细节上:车上装配的某型笔记本键盘的电磁屏蔽性能不合格,引发整机在干扰状态下无法正常工作。

    近两年,一大批新型国产车辆装备陆续列装部队。实验室和天津军事交通学院汽车工程系合作,开展复杂电磁环境下车辆装备性能变化、损伤规律与对策研究。研究结果出人意料:在战时的复杂电磁环境下,一些车辆装备的电子控制单元因抗干扰能力弱,出现打不着火、雨刮器失灵等多种故障。他们据此建议,在关键部位加装电磁屏蔽、过滤装置,引起有关部门的重视。

    几年来,实验室先后对多型武器装备提出了改进建议,助其穿上抗干扰“金钟罩”。军械工程学院静电与电磁防护研究所政委张彦生告诉记者,去年,实验室的“装备电磁脉冲模拟与防护技术研究”项目,获得国家科技进步二等奖。

来源:解放军报

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